Все слышали про нанотехнологии, но не все знают, где они применяются и как их увидеть своими глазами. Оказывается, работа многих современных устройств, окружающих нас, основана на нанотехнологиях. Один из простейших примеров – компакт диск, на котором содержится разная информация: музыка, видео, фильмы, — закодированная с помощью параллельных круговых дорожек из маленьких ямок (питов, от английского ‘pit’ — углубление) размером в несколько сотен нанометров. Оказывается, с помощью диска и еще одного простого прибора – лазерной указки – можно приоткрыть завесу тайны над устройством наномира. С точки зрения света, как световой волны, компакт диск – это периодическая дифракционная решетка, поэтому луч света, отражающийся от поверхности диска, будет испытывать явление дифракции и интерференции. А если посветить на диск белым светом, то будет видно разложение света в спектр (радугу). Если же посветить лазером, излучающем на определенной длине волны, то мы увидим интерференционную картину, состоящую из чередующихся минимумов и максимумов интенсивности отраженного луча. По расстоянию между максимумами интенсивности отраженного луча и известной длине волны лазера можно определить параметры (период) самой дифракционной решетки диска, то есть узнать характерный размер объектов, формирующих поверхность диска.
Однако в этой задаче есть важное ограничение: дифракционный предел. Лазерное излучение невозможно сфокусировать в пятно размерами, меньшими дифракционного предела. К счастью, расстояние между двумя соседними дорожками питов на компакт диске как раз такое, что на этом масштабе свет из лазерной указки будет дифрагировать.
Образовательная часть конкурса:
- Изучите устройство компакт диска, принцип записи и хранения информации на нем.
- Изучите основные законы дифракции и интерференции
Материалы, которые могут пригодиться:
- https://ru.wikipedia.org/wiki/Компакт-диск
- https://www.youtube.com/watch?v=SpdvckOLUUQ Устройство компакт диска (видеоинструкция)
- https://youtu.be/EqGcOQLoBoc Принцип работы дифракционной решетки (видеоинструкция)
- http://www.physics.ru/courses/op25part2/content/chapter3/section/paragraph10/theory.html#.WJEskrFh1E5 Принцип работы дифракционной решетки